嵌入式系统设计

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页数:280
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出版时间:2008-9
价格:31.00元
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isbn号码:9787563516308
丛书系列:
图书标签:
  • 嵌入式系统
  • 单片机
  • ARM
  • C语言
  • 硬件设计
  • 软件开发
  • 实时操作系统
  • 物联网
  • 电子工程
  • 嵌入式Linux
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具体描述

《嵌入式系统设计》是作者在多年来从事嵌入式技术及应用研究的基础上撰写而成。全书共10章,分别介绍了ARM处理器、Windows CE.NET系统、嵌入式BSP环境的搭建、集成开发环境、基于Windows CE.NET的设备驱动程序开发、串口驱动程序设计、基于Windows CE.NET AC'97音频驱动设计、USB主控制器驱动设计、LCD控制器驱动程序设计、系统测试和调试技术等。详细分析了操作系统的建立、启动、运行和调试的整个过程,深入探讨了内核结构、系统原理,并以SHARP LH7A404为例详细介绍了驱动程序和应用程序的开发技术与方法。

《嵌入式系统设计》可以作为高等学校有关专业本科生和研究生的教材,也可供从事嵌入式系统开发的技术工作人员参考。

《深入理解嵌入式系统》 本书旨在为读者提供一个全面、深入的嵌入式系统设计视角,从基础概念到高级应用,系统性地阐述嵌入式系统的构成、原理、开发流程及关键技术。我们不将目光局限于某个特定的硬件平台或应用领域,而是着力于构建读者对嵌入式系统整体运作机制的深刻理解,为各类嵌入式项目的开发打下坚实的基础。 一、 嵌入式系统概览与核心组件 我们将首先从宏观层面解读嵌入式系统——那些“隐藏”在日常设备中,执行特定功能的计算机系统。本书会清晰地界定嵌入式系统与通用计算机系统的区别,并剖析其核心要素:微控制器(MCU)/微处理器(MPU)作为大脑,存储器(RAM, ROM, Flash)作为记忆,输入/输出(I/O)接口作为感知与交互的桥梁,以及时钟与电源管理单元维持其生命力。我们将深入探讨不同类型微控制器的架构差异,如ARM Cortex-M系列、RISC-V等,以及它们在性能、功耗和成本方面的权衡。对存储器的组织结构、访问时序以及不同存储技术的优缺点也将进行详细讲解,为后续的软件开发奠定硬件基础。 二、 嵌入式软件开发基础 嵌入式软件开发是本书的重点。我们将从裸机开发出发,介绍如何在没有操作系统的情况下,直接对硬件进行编程。这包括理解寄存器操作、中断处理机制、定时器/计数器应用以及GPIO控制等底层技术。接着,我们将引入嵌入式实时操作系统(RTOS)的概念,阐述其在多任务调度、资源管理、进程间通信(IPC)等方面的关键作用。我们将详细介绍流行的RTOS,如FreeRTOS、RT-Thread等,并讲解如何在它们之上进行任务创建、优先级管理、信号量/互斥锁使用、队列通信等。此外,设备驱动程序(Device Driver)的编写是嵌入式开发的核心技能之一。本书将指导读者如何针对特定的硬件外设(如UART、SPI、I2C、ADC、DAC等)编写高效、可靠的驱动程序,并讲解驱动程序的抽象层设计,以便于移植和复用。 三、 嵌入式系统通信与互联 现代嵌入式系统往往需要与其他设备或网络进行通信。本章将聚焦于嵌入式系统中的各类通信协议和接口。我们将详述串行通信(UART, RS-232, RS-485)、同步串行通信(SPI, I2C)的工作原理、时序和应用场景。对于总线通信,如CAN总线在汽车电子领域的广泛应用,我们将进行深入分析。更进一步,我们将探讨网络通信,包括TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的实现,以及Wi-Fi、Bluetooth、Ethernet等无线和有线通信技术的应用。读者将学会如何在嵌入式设备上实现客户端/服务器模式,进行数据传输和远程控制。 四、 嵌入式系统的调试与测试 高效的调试与测试是确保嵌入式系统稳定运行的关键。我们将介绍JTAG/SWD调试接口的工作原理,以及如何使用调试器(Debugger)进行断点设置、单步执行、变量查看、内存监视等操作。此外,我们还将讲解逻辑分析仪和示波器等硬件调试工具的使用,它们在分析信号时序和硬件问题时至关重要。本书还将涉及嵌入式系统的软件测试方法,包括单元测试、集成测试以及系统测试,并探讨静态代码分析和性能剖析技术,帮助读者发现潜在的Bug和性能瓶颈。 五、 高级嵌入式应用与发展趋势 为了拓展读者的视野,本书将触及一些高级嵌入式应用和当前的发展趋势。我们将探讨嵌入式Linux系统的设计与开发,包括其内核移植、文件系统构建、应用开发等。对于物联网(IoT)领域,我们将介绍MQTT、CoAP等通信协议,以及云平台的数据接入和管理。此外,机器学习(ML)在嵌入式设备上的应用,如边缘计算(Edge AI)的兴起,以及相关的模型优化和部署技术,也将进行介绍。本书还将展望嵌入式系统的未来发展方向,包括低功耗设计、安全性增强、以及人工智能与嵌入式技术的深度融合。 通过对这些内容的系统性学习,读者将能够建立起扎实的嵌入式系统设计理论基础,掌握实际的开发技能,并为参与更复杂、更具挑战性的嵌入式项目做好充分准备。本书致力于成为您在嵌入式系统领域探索和创新的得力助手。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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作为一名在用户体验(UX)领域工作了多年的设计师,我一直认为技术和设计是相辅相成的。最近,我偶然接触到一本名为《嵌入式系统设计》的书,虽然它主要聚焦于技术实现,但其中一些关于系统可用性和人机交互的思考,让我觉得颇有启发。书中对于嵌入式系统功耗管理的讨论,虽然技术性很强,但它背后所传达的“精打细算”、“化繁为简”的设计哲学,与UX设计中的“效率”和“简洁”原则有着共通之处。例如,作者提到如何通过降低时钟频率、进入低功耗模式来延长电池寿命,这让我想到了在移动应用设计中,如何优化界面加载速度,减少不必要的动画,以提供流畅的用户体验。书中对于嵌入式设备可靠性设计的强调,也让我看到了技术实现与用户信任之间的联系。一个经常出现bug或者响应缓慢的设备,无论设计多么精美,都无法赢得用户的青睐。作者在书中提到的冗余设计、错误检测和恢复机制,虽然我无法一一理解其技术细节,但它让我明白,一个稳定可靠的嵌入式系统是提供良好用户体验的基础。书中还简要触及了嵌入式人机接口(HMI)的设计。虽然它没有深入探讨交互逻辑和视觉呈现,但作者提到的一些关于输入输出设备的选择和基本交互方式的考量,让我开始从技术实现的角度去理解用户是如何与嵌入式设备进行交互的。这本书让我意识到,即使是看似纯粹的技术书籍,也蕴含着与设计相关的思考,能够帮助我从更全面的角度去理解产品。

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我是一位对计算机科学的底层原理充满好奇的学习者。最近,我阅读了一本《嵌入式系统设计》的书籍,它以一种非常独特的方式,触及了我所感兴趣的一些领域,尽管它并非完全是我预期的内容。书中对于内存管理和汇编语言的精炼阐述,给了我很大的启发。虽然书中并没有提供大量的汇编代码示例,但作者通过对CPU指令集和内存访问机制的解释,让我更深刻地理解了高级语言是如何最终映射到底层硬件的。这与我之前学习的操作系统原理中的内存分段、分页机制的理论知识,形成了很好的印证。我尤其欣赏书中对于“如何利用硬件特性优化软件性能”的思考。作者提到的一些技巧,比如利用缓存机制,减少不必要的内存访问,甚至是在特定情况下使用汇编语言绕过高级语言的抽象层来达到极致的性能,这些都让我看到了在嵌入式领域,对硬件的深入理解是多么重要。书中也简要地提及了嵌入式系统中常见的通信接口,例如SPI和I2C。虽然书中没有提供详细的驱动程序编写教程,但它对这些接口的工作原理和时序的描述,为我理解设备之间如何进行数据交换提供了基础。这让我开始思考,如果我要设计一个能够与其他设备进行通信的简单系统,我需要从哪里开始着手。这本书让我明白了,学习嵌入式系统设计,不仅仅是学习一种编程语言或者一套工具,更是一种深入到计算机硬件层面,理解其工作方式的思维训练。

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作为一名资深的网络工程师,我对低层硬件和系统级编程的理解相对有限。近期我偶然接触到了一本叫做《嵌入式系统设计》的书,我发现它在一些我不太熟悉的领域,提供了一些非常有趣的视角。书中关于嵌入式Linux系统移植和裁剪的章节,虽然我本身并不直接参与,但它所阐述的“在资源受限的环境中实现复杂功能”的思路,与我在网络设备上进行固件优化时所面临的挑战有着异曲同工之妙。例如,书中对于如何减小Linux内核的体积,移除不必要的模块,以及如何优化启动时间等内容的探讨,让我联想到了我在路由器固件中如何精简协议栈,提高数据转发效率的经验。书中对嵌入式设备与云端互联的讨论,也引起了我的兴趣。虽然它没有深入探讨具体的网络协议栈或者云平台的技术细节,但它勾勒出了一个清晰的物联网(IoT)系统的架构,从边缘设备的数据采集、本地处理,到通过各种通信方式(如Wi-Fi, Ethernet, Cellular)将数据上传至云端进行分析和存储,再到云端下发指令控制边缘设备的整个流程。这让我意识到,嵌入式系统设计不仅仅是编写代码,更是构建一个完整的生态系统。书中关于嵌入式系统安全性的提及,也让我产生了共鸣。在网络安全日益严峻的今天,任何联网设备都可能成为攻击的入口。书中对安全启动、固件加密、访问控制等概念的初步介绍,虽然比较概括,但已经足以让我认识到在嵌入式系统设计中,安全必须从一开始就融入其中,而不是事后补救。这本书让我看到了不同技术领域之间的联系和共通之处,拓展了我的技术视野。

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作为一名拥有多年项目管理经验的领导者,我经常需要与技术团队沟通,理解他们的工作内容和挑战。近期,我有幸阅读了一本名为《嵌入式系统设计》的书籍,这本书为我提供了一个了解底层技术实现和工程挑战的窗口。书中关于嵌入式系统开发流程和项目管理的章节,虽然不是核心技术讲解,但对我理解项目周期、资源分配和风险控制非常有帮助。作者在书中描绘了嵌入式项目从概念到产品上市的复杂过程,包括硬件设计、软件开发、集成测试、生产制造等多个环节。这让我对技术团队在项目推进过程中所面临的各种挑战有了更直观的认识。我尤其关注书中关于“技术债”和“遗留系统”的讨论。虽然作者并没有直接使用这些词汇,但他所强调的在资源有限的情况下,如何做出权衡,如何进行代码维护和迭代,以及长期来看技术决策对项目的影响,都让我联想到了在管理过程中,如何平衡短期目标和长期发展,如何避免因快速迭代而积累难以解决的技术问题。书中对嵌入式系统可靠性和安全性的强调,也让我认识到,在任何项目中,质量和安全都应该是首要考虑的因素,而不是可有可无的附加项。这本书让我能够更好地与我的技术团队进行沟通,理解他们的专业术语和工作难点,从而更有效地支持他们的工作。

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我是一名初入嵌入式开发领域的新手,对于这个庞大而精深的领域,我常常感到无从下手,许多概念和技术都像是一团乱麻。幸运的是,我最近翻阅了一本名为《嵌入式系统设计》的书,这本书为我打开了一扇通往嵌入式世界的大门。虽然我无法对书中所有技术细节都进行深入评判,但从我目前的学习和实践来看,这本书所提供的信息非常有价值。书中对基础知识的梳理非常清晰,就像一个经验丰富的老师,一步步地引导着我。例如,在介绍微控制器(MCU)架构时,作者并没有直接罗列各种寄存器和总线,而是从冯·诺依曼和哈佛架构的对比入手,让我明白了不同架构在性能和成本上的权衡。接着,他详细讲解了CPU的核心工作流程,包括取指、译码、执行等,这让我对MCU的内部运作有了初步的认识。对我而言,最受益匪浅的部分是对嵌入式系统开发流程的概览。书中并没有只关注代码编写,而是强调了从需求分析、系统设计、硬件选型、软件开发、调试测试到最终部署的全过程。特别是关于硬件选型和接口设计的部分,虽然书中没有详细介绍具体的元器件,但它提供了一套思考框架,让我明白如何根据应用需求来选择合适的MCU、外设和传感器,以及如何进行接口匹配和信号完整性分析,这些都是在实际项目中至关重要的。这本书也为我指明了学习的方向,让我知道除了掌握C/C++语言和数据结构,还需要了解操作系统原理、通信协议、驱动开发等知识。虽然这本书的内容非常丰富,但它并没有让我感到 overwhelming,反而激发了我继续深入学习的动力。

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我是一名正在攻读计算机科学博士的学生,我的研究方向是分布式系统和网络通信。最近,我偶然发现了一本名为《嵌入式系统设计》的书籍,虽然它并非我研究领域的直接主题,但其中关于嵌入式设备在分布式网络中的作用,以及它们如何进行高效通信的部分,引起了我的浓厚兴趣。书中对嵌入式设备之间通信协议的概述,特别是对一些低功耗、低带宽通信方式的介绍,让我看到了在资源受限环境下进行网络通信的挑战和解决方案。这与我在研究分布式系统中节点间通信时所面临的问题,有着相似之处。例如,书中对MQTT等轻量级发布/订阅协议的提及,让我联想到了如何在大规模的分布式系统中实现高效的消息传递。书中关于嵌入式设备功耗管理的探讨,也让我思考,在构建庞大的分布式系统时,如何最小化每个节点的能耗,从而降低整个系统的总体能耗,这对于一些大规模的物联网应用尤为重要。此外,书中对嵌入式系统安全性的简要介绍,也为我提供了一个研究视角。在分布式系统中,每个节点的安全性都至关重要,任何一个节点的被攻破,都可能对整个系统的安全造成威胁。书中对安全启动、固件更新安全等问题的提及,为我提供了思考分布式系统整体安全性的初步思路。

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作为一名对人工智能(AI)和物联网(IoT)交叉领域充满热情的开发者,我一直对嵌入式系统扮演的角色感到好奇。最近,我阅读了一本名为《嵌入式系统设计》的书,它为我理解AIoT(人工智能物联网)的底层实现提供了重要的背景知识。书中关于嵌入式设备进行本地数据处理和决策的讨论,让我看到了AI算法在边缘端的部署潜力。作者在书中提到,一些简单的机器学习模型,例如分类、回归等,可以被移植到嵌入式设备上,实现实时的数据分析和响应,而无需将所有数据都传输到云端。这正是我在研究边缘AI时所关注的核心问题。书中对传感器数据采集和预处理的详细介绍,为我理解AI模型训练所需的数据来源提供了清晰的脉络。此外,书中关于嵌入式系统与云端连接的论述,也让我看到了AI模型如何在云端进行训练和优化,然后部署到边缘设备上,形成一个完整的AIoT闭环。虽然书中没有深入讲解具体的AI模型和算法,但它清晰地勾勒出了AIoT系统的基本架构,以及嵌入式系统在其中所扮演的关键角色。这本书让我明白了,实现真正的智能物联网,离不开强大的嵌入式系统作为基础。它让我对未来AIoT的发展有了更深的期待和更清晰的认识。

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作为一名在电子行业摸爬滚打多年的工程师,我总是对那些能够深入浅出讲解复杂技术概念的书籍怀有特别的期待。最近有幸读到一本名为《嵌入式系统设计》的书,虽然我并没有直接参与过嵌入式系统的全部设计流程,但凭借多年的硬件调试和软件开发的经验,我能够辨别出其中价值的所在。这本书在讲解抽象概念时,并没有流于表面,而是通过大量的实例和图示,将原本枯燥的技术原理变得生动有趣。例如,书中在阐述实时操作系统(RTOS)的设计理念时,并没有直接堆砌大量的API函数,而是首先从一个实际的工业控制场景出发,分析了传统轮询机制的弊端,然后循序渐进地引入任务调度、信号量、消息队列等RTOS的核心概念,并用通俗易懂的比喻来解释它们的工作原理。我印象最深刻的是关于中断处理的部分,作者并没有止步于介绍中断向量表和中断服务程序,而是深入剖析了中断延迟的成因、如何优化中断响应时间,甚至还讨论了不同类型中断的优先级设置策略,这对于需要精确控制时序的嵌入式应用来说,无疑是至关重要的。此外,书中对功耗管理和嵌入式安全性的探讨也让我眼前一亮。在如今“绿色计算”和“万物互联”的大背景下,如何设计低功耗的嵌入式设备,以及如何保障设备的安全,已经成为越来越重要的课题。这本书在这两个方面的论述,虽然不是该书的主体内容,但却为读者提供了一个良好的视角和思考方向,让我对未来嵌入式系统的发展有了更深的理解。总而言之,这本书的价值不仅仅体现在其对嵌入式系统设计技术的讲解,更在于它所培养的工程师的思维方式和解决问题的能力,它鼓励读者去思考“为什么”和“如何”,而不仅仅是“是什么”。

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我是一名曾经的硬件工程师,现在转型到软件开发领域。最近,我拾起了《嵌入式系统设计》这本书,虽然我不再直接从事嵌入式硬件设计,但书中对硬件和软件交互的阐述,让我倍感亲切,也为我理解现代软件系统提供了新的视角。书中关于处理器架构和总线接口的介绍,虽然有些内容我早已熟悉,但作者将其与软件开发紧密结合的讲解方式,让我对两者之间的关系有了更深刻的认识。例如,作者在讨论如何优化代码执行效率时,会提及CPU的流水线、缓存一致性等硬件特性,这让我明白,再好的软件算法,如果不能很好地利用硬件特性,其性能也可能大打折扣。书中对设备驱动程序开发的阐述,更是让我找到了硬件和软件之间的桥梁。虽然书中并没有提供完整的驱动程序代码,但作者对驱动程序在操作系统和硬件之间的作用、如何编写高效的驱动程序、以及如何处理中断等方面的介绍,让我对这个曾经让我头疼的领域有了全新的理解。我尤其欣赏书中对于“系统级思维”的强调。作者在书中反复强调,嵌入式系统设计是一个整体工程,硬件、软件、固件,甚至最终的用户界面,都应该作为一个有机的整体来考虑。这让我意识到,即使我现在专注于软件开发,也需要具备一定的硬件知识,才能写出真正优秀的软件。

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我是一名专注于数据分析和机器学习的从业者。最近,我读了一本关于《嵌入式系统设计》的书,虽然这本书并非直接讲解算法,但它所描绘的嵌入式系统在数据采集和初步处理方面的作用,与我的工作息息相关。书中关于传感器数据采集的章节,详细介绍了各种传感器的类型、工作原理以及如何通过微控制器读取这些传感器的数据。这对于我来说,就像是打开了数据的源头。我一直依赖于数据科学家提供的数据集,而这本书让我了解了这些数据是如何被物理世界捕捉到的。作者在书中提到的一些关于数据滤波和预处理的技术,例如去除噪声、将模拟信号转换为数字信号等,这些都是为后续的机器学习模型打下基础的关键步骤。虽然书中并没有深入讲解复杂的算法,但它清晰地展示了这些基础数据处理在嵌入式系统中的重要性。此外,书中关于嵌入式系统与通信网络连接的讨论,也引起了我的注意。特别是关于如何将采集到的数据高效地传输到云端进行进一步分析的论述,让我对物联网(IoT)应用有了更深的认识。这与我目前正在参与的一些IoT项目非常契合。这本书让我看到了,我所使用的机器学习模型,其数据源头竟然是这些默默工作的嵌入式设备。它让我更加重视数据的质量和采集过程的可靠性。

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